基于片上系统的EtherCAT总线型多轴驱控一体机技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于片上系统的EtherCAT总线型多轴驱控一体机，涉及伺服驱动控制技术领域。所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机包括控制装置和驱动装置；其中：所述控制装置包括第一处理器、第二处理器和多轴EtherCAT总线从站控制器；第一处理器与第二处理器通过直接内存访问方式交互数据，第二处理器与多轴EtherCAT总线从站控制器通过串行外设接口交互数据；所述驱动装置包括若干电机驱动芯片，每个电机驱动芯片驱动一个电机；所述第二处理器控制若干所述电机驱动芯片，通过串行外设接口与若干所述电机驱动芯片交互数据。从而将控制装置和驱动装置合二为一，可以充分利用控制装置的强大高频性能和丰富的外设资源接口，简化外部线材连接，降低安装调试故障率，节约成本。节约成本。节约成本。

【技术实现步骤摘要】
基于片上系统的EtherCAT总线型多轴驱控一体机


[0001]本技术涉及伺服驱动控制
，尤其涉及一种基于片上系统的EtherCAT总线型多轴驱控一体机。

技术介绍

[0002]当前的自动化运动控制设备，如自动化流水线、数控加工机床、机器人、机械臂、机器狗、无人机等需要多个伺服、步进、直流无刷等驱动器协同工作。多个驱动器关节坐标之间需要同步实时控制，需要传输大量的数据。
[0003]传统的主站控制器和从站驱动器是分离的，主站控制器采用性能好的CPU性能，从站驱动器采用引脚资源紧张的MCU。由于主站控制器的CPU性能好，使用的时候没有充分利用主站控制器的性能，而从站驱动器的MCU引脚资源紧张，软件指令周期处理时间长轮询速度慢，电机算法精度不高，稳定性不好，造成主站控制器和从站驱动器没有做到有效资源分配。且主站控制器和从站驱动器之间的数据传输是采用传统的脉冲加方向IO控制方式和CAN、485、232、422、Ethernet总线。从站驱动器只能驱动一台电机，不支持一台从站驱动器的多轴控制，如果要驱动6轴或者4轴电机，则需要6个或者4个从站驱动器。这种数据传输方式已经无法满足高性能的应用场合需求。由于控制器和驱动器是分离的，调试时需要单独编程运动控制代码和配置驱动器的电机参数，电气连线时需要检查控制器和驱动器之间是否网线通讯异常；且主站控制器和从站驱动器之间因为需要通讯，还需要为了通讯设计专用的硬件驱动芯片，增加BOM(Bill of Material，物料清单)成本。

技术实现思路

[0004]本技术实施例旨在提供一种基于片上系统的EtherCAT总线型多轴驱控一体机，旨在解决目前伺服驱动控制系统的主站控制器和从站驱动器无法做到有效资源分配且支持一台从站驱动器的多轴控制的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本技术实施例提供一种基于片上系统的EtherCAT总线型多轴驱控一体机，其特征在于，所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机包括控制装置和驱动装置；其中：
[0006]所述控制装置包括第一处理器、第二处理器和多轴EtherCAT总线从站控制器；所述第一处理器与所述第二处理器通过直接内存访问方式交互数据，所述第二处理器与所述多轴EtherCAT总线从站控制器通过串行外设接口交互数据；
[0007]所述驱动装置包括若干电机驱动芯片，每个所述电机驱动芯片驱动一个电机；
[0008]所述第二处理器控制若干所述电机驱动芯片，通过串行外设接口与若干所述电机驱动芯片交互数据。
[0009]可选地，所述第一处理器包括媒体介入控制层接口、可变静态存储控制器接口、串行外设接口、控制器局域网络/通用异步收发传输器/串行外设接口和模数/数模/输入输出接口；
[0010]所述第一处理器通过串行外设接口和第三物理层芯片与上位机交互数据；
[0011]所述第一处理器通过所述控制器局域网络/通用异步收发传输器/串行外设接口与外部的驱动芯片实现数据交互；
[0012]所述第一处理器通过所述模数/数模/输入输出接口与外部的运算放大器实现信号的采集和驱动。
[0013]可选地，所述第二处理器包括Flash存储器、实时时钟、温度传感器、集成电路总线接口、通用串行总线接口、串行外设接口和输入输出接口；其中：
[0014]所述Flash存储器，用于存储固化数据，保存电机驱动芯片驱动电机的外围配置信息；
[0015]所述实时时钟，用于实时计时；
[0016]所述温度传感器，用于检测所述控制装置所在板卡的温度；
[0017]所述集成电路总线接口，与外部的EEPROM存储器电性连接；所述第二处理器通过所述集成电路总线接口访问EEPROM存储器；
[0018]所述通用串行总线接口，与外部的通用串行总线设备电性连接；
[0019]所述串行外设接口，与所述多轴EtherCAT总线从站控制器电性连接；所述第二处理器通过所述串行外设接口与所述多轴EtherCAT总线从站控制器交互数据；
[0020]所述第二处理器通过所述串行外设接口和所述输入输出接口与所述驱动装置进行数据交互。
[0021]可选地，所述控制装置还包括EtherCAT主网卡和EtherCAT副网卡；
[0022]所述EtherCAT主网卡通过第一物理层芯片连接所述第一处理器的媒体介入控制层接口；
[0023]所述EtherCAT副网卡通过第二物理层芯片连接所述第一处理器的可变静态存储控制器接口。
[0024]可选地，所述电机驱动芯片内部集成脉宽调制器、模数转换器和编码器；
[0025]所述脉宽调制器，用于根据所述第二处理器输出的信号控制所述驱动装置的每个电机驱动芯片驱动与其电性连接的电机轴的驱动电源和电机轴的使能抱闸信号；
[0026]所述模数转换器，用于采集驱动的相电流；
[0027]所述编码器，用于采集电机的光栅编码器反馈的ABZ信号。
[0028]可选地，所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机还包括电源装置，所述电源装置分别与所述控制装置和所述驱动装置电性连接，用于将交流电源转换成直流电源，输出给所述控制装置和所述驱动装置。
[0029]可选地，所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机还包括人机交互装置，所述人机交互装置与所述控制装置和所述电源装置电性连接。
[0030]可选地，所述人机交互装置包括指示灯、急停按钮、蜂鸣器和示教器；其中：
[0031]所述指示灯包括多组三色LED指示灯，用于显示所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机的整机状态；
[0032]所述急停按钮，用于在所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机出现紧急状态时触发安全保护；
[0033]所述蜂鸣器，用于指示所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机的初始化和报警状
态；
[0034]所述示教器，用于进行拖动示教和可编程控制器的逻辑编程。
[0035]可选地，所述示教器包括触屏显示屏和按键，所述按键用于在所述触屏显示屏进行配置和编写代码。
[0036]可选地，所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机还包括外围接口组件，所述外围接口组件与所述控制装置、所述驱动装置、所述电源装置和所述人机交互装置电性连接。
[0037]与现有技术相比较，本技术实施例提供的一种基于片上系统的EtherCAT总线型多轴驱控一体机，通过提供一种基于片上系统的EtherCAT总线型多轴驱控一体机，所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机包括控制装置和驱动装置；其中：所述控制装置包括第一处理器、第二处理器和多轴EtherCAT总线从站控制器，所述第一处理器与所述第二处理器通过直接内存访问方式交互数据，所述第二处理器与所述多轴EtherCAT总线从站控制器通过串行外设接口交互数据；所述驱动装置包括若干电机驱动芯片，每个所述电机驱动芯片驱动一个电机；所述第二处理器控制若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于片上系统的EtherCAT总线型多轴驱控一体机，其特征在于，所述EtherCAT总线型多轴驱控一体机包括控制装置和驱动装置；其中：所述控制装置包括第一处理器、第二处理器和多轴EtherCAT总线从站控制器；所述第一处理器与所述第二处理器通过直接内存访问方式交互数据，所述第二处理器与所述多轴EtherCAT总线从站控制器通过串行外设接口交互数据；所述驱动装置包括若干电机驱动芯片，每个所述电机驱动芯片驱动一个电机；所述第二处理器控制若干所述电机驱动芯片，通过串行外设接口与若干所述电机驱动芯片交互数据。2.根据权利要求1所述的EtherCAT总线型多轴驱控一体机，其特征在于，所述第一处理器包括媒体介入控制层接口、可变静态存储控制器接口、串行外设接口、控制器局域网络/通用异步收发传输器/串行外设接口和模数/数模/输入输出接口；所述第一处理器通过串行外设接口和第三物理层芯片与上位机交互数据；所述第一处理器通过所述控制器局域网络/通用异步收发传输器/串行外设接口与外部的驱动芯片实现数据交互；所述第一处理器通过所述模数/数模/输入输出接口与外部的运算放大器实现信号的采集和驱动。3.根据权利要求1所述的EtherCAT总线型多轴驱控一体机，其特征在于，所述第二处理器包括Flash存储器、实时时钟、温度传感器、集成电路总线接口、通用串行总线接口、串行外设接口和输入输出接口；其中：所述Flash存储器，用于存储固化数据，保存电机驱动芯片驱动电机的外围配置信息；所述实时时钟，用于实时计时；所述温度传感器，用于检测所述控制装置所在板卡的温度；所述集成电路总线接口，与外部的EEPROM存储器电性连接；所述第二处理器通过所述集成电路总线接口访问EEPROM存储器；所述通用串行总线接口，与外部的通用串行总线设备电性连接；所述串行外设接口，与所述多轴EtherCAT总线从站控制器电性连接；所述第二处理器通过所述串行外设接口与所述多轴EtherCAT总线从站控制器交互数据；所述第二处理器通过所述串行外设接口和所述输入输出接口与所述驱动装置进行数据交互。4.根据权利要求2所述的EtherCAT总线型多轴驱控一体机，其特征在于，所述控制装置还包括Ether...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德权，马梦意，蒋峰，
申请(专利权)人：苏州创鑫激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：